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第6章 间歇运动机构
6.1 某牛头刨床工作台横向进给丝杆的导程为5 mm，与丝杆联动的棘轮齿数为40，求此牛头刨床的最小横向进给量是多少？若要求此牛头刨床工作台的横向进给量为0.5mm，则棘轮每次能转过的角设应为多少？
答：牛头刨床的横向进给量最小为
若要求其横向进给量为0.5mm，则棘轮每次转过的角度应为
0.5360??36 0.125406.2 某外啮合槽轮机构中槽轮的槽数z=6，圆销的数目k=1，若槽轮的静止时间
t1?2s，试求主动拨盘的转速n。
r答：主动拨盘的转速为：
6.3 在六角车床上六角刀架转位用的外啮合槽轮机构中，已知槽轮槽数z=6，槽轮停歇时间t1?5s5，运动时间tm?s，求槽轮机构的运动系数?及所需的圆柱销数目。 6r3r5tm2?535? 答：运动系数??t1?tm6?332?6?22z?3??2 所需圆柱销数目k?(z?2)(6?2)6.4内啮合槽轮机构能不能采用多圆柱销拨盘？ 答：不能。
第七章 螺纹连接与螺旋传动
7.1常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合？
答：常用螺纹的种类有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，前两种主要用于联接，后三种主要用于传动。
7.2螺纹的主要参数有哪些？怎样计算？ 答：螺纹的主要参数有：（1）大径d；（2）小径d1；（3）中径d2；（4）螺距P；（5）导程S；（6）升角λ；tan??SnP?；（7）牙型角α、牙型斜角β。 ?d2?d27.3 螺纹的导程和螺距有何区别？螺纹的导程S和螺距P与螺纹线数n有何关系？ 答：螺距是螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，导程则是同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
导程S、螺距P、螺纹线数n之间的关系：S?nP。
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7.4 根据牙型的不同，螺纹可分为哪几种？各有哪些特点？常用的连接和传动螺纹都有哪些牙型？
答：根据牙型的不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。各种螺纹特点：普通螺纹的当量摩擦系数较大，自锁性能好，强度高，广泛应用于各种紧固连接；管螺纹分圆柱管螺纹和圆锥管螺纹。圆柱管螺纹用于水、煤气、润滑管路系统等低压场合。圆锥管螺纹适用于高温、高压及密封要求较高的管路连接中。常用的连接螺纹的牙型是三角形牙型。常用的传动螺纹的牙型是矩形、梯形和锯齿形牙型。
7.5螺柱连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？ 答：螺纹连接有四种基本类型。
(1) 螺柱连接。其结构特点是被连接件的孔中不切制螺纹，装拆方便，结构简单，适用于经常拆卸、受力较大的场合。
(2) 双头螺栓连接。其结构特点是被连接件中薄件制光孔，厚件制螺纹孔，结构紧凑。适用于连接一厚一薄零件，受力较大、经常拆卸的场合。
(3) 螺钉连接。其结构特点是螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中，结构简单。适用于连
接一厚一薄件，受力较少、不经常拆卸的场合。
(4) 紧定螺钉连接。其结构特点是紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，螺钉端部顶住另一零件，以固定两零件的相对位置。适用于传递不大的力或转矩的场合。
7.6为什么螺纹连接通常要采用防松措施？常用的防松方法和装置有哪些？
答：连接用的三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷或温度变化不大、冲击振动不大时不会自行脱落。但在冲击、振动或变载的作用下，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接，必须考虑防松问题。 常用的防柱方法有摩擦防松、机械防松、永入防松和化学防松四大类。
7.7常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在何处？ 答：常见的螺栓失效形式有：（1）螺栓杆拉断；（2）螺纹的压溃和剪断；（3）经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。 失效发生的部位通常在螺纹处。
7.8被连接件受横向载荷时，螺栓是否一定受到剪切力？
答：被连接件受横向载荷时，螺栓不一定全受到剪切力。只有受横向外载荷的铰制孔螺栓连接，螺栓才受剪切力。
7.9松螺栓连接与紧螺栓连接的区别何在？它们的强度计算有何区别？
答：松螺栓连接在承受工作载荷前，不需把螺母拧紧，即不受预紧力。而紧螺栓连接在承受工作载荷前，必须把螺母拧紧，螺栓承受预紧力。 松螺栓连接的强度按拉伸强度条件进行强度计算。 紧螺栓连接中，螺纹部分受轴向力作用产生拉伸正应力σ，因螺纹摩擦力矩的作用产生扭转剪应力τ，螺栓螺纹部分产生拉伸与扭转的组合变形，根据强度理论建立强度条件进行强度计算。
7.10铰制孔用螺栓连接有何特点？用于承受何种载荷？
答：铰制孔用螺栓连接在装配时螺栓杆与孔壁间采用过渡配合，没有间隙，螺母不必拧得很紧。工作时螺栓连接承受横向载荷，螺栓在连接结合面处受剪切作用，螺栓杆与被连接件孔壁相互挤压。
7.11在进行紧螺栓连接的强度计算时，为什么要将螺栓拉力增加30%？
答：当螺栓拧紧后，其螺纹部分不仅受因预紧力Fo的作用而产生的拉伸正应力σ，还受因螺纹摩擦力矩下T1的作用而产生的扭转剪应力τ，使螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的
复合应力状态。根据第四强度理论，可求出螺栓螺纹部分危险截面的当量应力?e?1.3?，
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则强度条件为?e?1.3?????
因拉伸正应力??FoF?o2 A?d14则强度条件为
1.3Fo???? ?d124可见，紧螺栓连接的强度计算可按纯拉伸强度计算，考虑螺纹摩擦力矩T1的影响，需将螺栓拉力增加30%。
7.12判断下列说法的对错： （1）对于受轴向工作载荷的紧螺栓连接有：F??F?Fo。
（2）紧螺栓连接的强度条件是按拉应力建立的，因此没有考虑剪切应力的影响。 （3）受拉螺栓连接只能承受轴向载荷。 答：（1）的说法不对。对于受轴向工作载荷的紧螺栓连接，螺栓所受的轴向总拉力FΣ
'应为其所受的工作载荷F与残余预紧力F0?之和，即F??F?Fo。
（2）的说法错误。紧螺栓连接中，螺栓所受拉力会产生拉伸正应力，考虑螺纹摩擦力矩的作用而产生的扭转剪应力，螺栓螺纹部分产生接伸与扭转的组合变形，其强度条件根据强度理论建立的。
（3）的说法错误。受拉螺栓连接中，承受横向外载荷的紧螺栓连接采用的是普通螺栓连接，由于处于拧紧状态，螺栓受预紧力的作用，被连接件靠其结合面间的摩擦力承受横向外载荷。
7.13螺栓连接的结构设计要求螺栓组对称布置于连接接合面的形心，理由是什么？ 答：其理由是这样高计能保证接合面的受力比较均匀、对称，而且便于加工制造。 7.14进行螺栓组连接的受力分析时，有哪五项假说？ 答：进行螺栓组连接的受力分析时，有五项假说：（1）螺栓组内各螺栓的材料、结构、尺寸和所受的预紧力均相同；（2）螺栓组的对称中心与连接结合面的形心重合；（3）受载后，连接结合面仍保持为平面；（4）被连接件为刚体；（5）螺栓的变形在弹性范围内等。
7.15总结四种典型螺栓组连接的受力分析情况。 答：总结四种典型螺栓组连接的受力分析情况： (1)受横向载荷的螺栓组连接。
①普通螺栓连接。每个螺栓所受的预紧力
Fo?KfFR。 fzm
②铰制孔螺栓连接。假设各螺栓受力相等，每个螺栓所受的横向工作剪力 （2）受旋转力矩的螺栓组连接。 ①普通螺栓连接。
②铰制孔螺栓连接。距离被连接件旋转中心最远处的螺栓所受的最大工作剪力为 (3) 受轴向载荷的螺栓组连接。每个螺栓所受的轴向工作载荷为
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(4) 受翻转力矩的螺栓组连接。距翻转轴线最远的螺栓所受的最大工作拉力为
7.16起重滑轮松螺栓连接如题7.16图所示。已知作用在螺栓上的工作载荷FQ=50kN，螺栓材料为Q235，试确定螺栓的直径。
题7.16图 解：（1）确定螺栓的许用应力。根据螺栓材料Q235，查表7.1得σs=215MPa;查教材表7.8，取S=1.4,则
（2）确定螺栓直径d。由式（7.4）得
查手册，得螺栓大径为d=24mm，其标记为螺栓GB/T5780 M24?长度。
7.17用两个普通螺栓连接长扳手，尺寸如题7.17图所示。两件接合面间的摩擦系数f=0.15，扳拧力F=200N，试计算两螺栓所受的力。若螺栓的材料为Q235，试确定螺栓的直径。
题7.17图
解：（1）计算两螺栓所受的力。此连接为承受横向外载荷的紧螺栓连接。
①计算A、B螺栓承受的横向载荷FR。分析右扳手受力，画受力图如题7.17答案图。根
据平衡条件可求出：FA?1800N，FB?1600N，则螺栓承受的横向载荷 FRA=FA,FRB=FB。
②计算螺栓承受横向载向载荷所需的预紧力。取Kf=1.2，则
（2）确定螺栓直径。根据螺栓材料Q235查表7.7 得?S?220MPa，根据表7.8，控制预紧力取S=1.4，则许用应力
根据紧螺栓连接的强度条件
得d1?4?1.3?F0?????4?1.3?F0A?????4?1.3?14400?12.33mm
??157d1为螺栓小径，查阅螺纹标准，取螺栓直径d=16mm。
7.18如题7.18图所示为普通螺栓连接，采用2个M10的螺栓，螺栓的许用应力
????160MPa，被连接合面间的摩擦系数f=0.2，若取摩擦传力可靠性系数Kf=1.2，试计
算该连接允许传递的最大静载荷KR。
题7.18图
解：（1）求满足螺栓螺纹部分强度条件的预紧力F。由式（7.5）得
1.3F0?d142???? 可得 F0??d12???1.3?4
（2）计算承受横向外载荷不产生滑移的预紧力F0。由式（7.14）得
（3）计算允许传递的最大静载荷FR。根据螺栓的强度条件和承受横向外载荷不产生滑移条件可得
根据螺栓M10，查手册得d1=8.376mm。则 该连接只许传递的最大静载荷FR为4518.86N。
7.19某气缸的蒸气压强p=1.5MPa,气缸内径D=200mm。气缸与气缸盖采用螺栓连接（如图7.26所示），螺栓分布圆直径Do=300mm。为保证紧密性要求，螺栓间距不得大于80mm，
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试设计此气缸盖的螺栓组连接。
解：（１）确定螺栓数目z。由螺栓间距t??D0z?80mm
得z?11.775，取z=12。
（２）确定每个螺栓所受的轴向工作载荷Ｆ。 （３）计算单个螺栓所受的总拉力。 （4）确定螺栓的对称直径d。
① 螺栓材料选用35号钢，由表7.7查得σs=315MPa，若装配时不控制预紧力，假定螺栓直径d=16mm，由表7.9查得S=3，则许用应力
② 由式（7.10）确定螺栓小径d1。
根据d1计算值，查螺纹标准得螺栓公称直称d=16mm,与假定值相等。此气缸盖螺栓为螺栓M16ⅹL GB5782-86。
7.20 如题7.20图所示，机座用4个螺栓固定在混凝土壁面上。已知拉力F=4kN,作用在宽度为140mm 的中间平面上，??45，混凝土的许用挤压应力???p???2MPa，接合面间摩擦系数f=0.3，试设计此连接。
题7.20图
解：如题7.20图所示，螺栓数z=4，对称布置。 （1） 螺栓受力分析。
① 在工作载荷F作用下，螺栓组连接承受以下各力和倾覆力矩的作用：
轴向力F1?Fsin??4000?sin45?2828N 横向力F2?Fcos??4000?cos45?2828N
倾翻力矩 M?F1?0?F2?160?2828?160?452480Nmm
② 在轴向力F1作用下，各螺栓所受工作拉力
③在倾覆力矩M的作用下，上两个螺栓受到加载作用下两个螺栓受到减载作用。螺栓所受载荷Pmax?MLmax?Li2i?1z?M452480??870N 4?L4?130④上面螺栓所受的轴向工作载荷为
⑤在横向力F2的作用下，底板接合面不产生滑移的条件为 根据连接条件取Kc?0.2,Kf?1.2。则各螺栓所需要的预紧力为 ⑥螺栓所受轴向总拉力
根据式（7.11）F0?F0'??1?Kc?P 可得F0'?F0??1?Kc?P
整理后可得F?max?F0?KcP?3393.6?0.2?1577?3709N
陈立德版机械设计基础第6、7章课后题答案
